李 彭，邵志穎，夏 季，胡秋輝，方 勇*

（南京財經(jīng)大學食品科學與工程學院，江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇高校糧油質量安全控制及深加工重點實驗室，江蘇 南京 210023）

鎘是一種自然界普遍存在的、具有蓄積性的有毒重金屬元素，可通過食物鏈進入人體損傷腎臟、肝臟、骨骼、免疫系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)等[1]。食用植物油在原料種植、生產(chǎn)加工、運輸、貯存過程可能會引入鎘，因此，建立食用油中鎘的簡便、快速、準確分析方法，對于保障食用油質量與安全顯得至關重要[2]。

食品中重金屬的檢測儀器主要有原子吸收光譜、電感耦合等離子體質譜（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜等[3-8]。食用油由于其復雜基質特性、重金屬元素低含量特征，導致食用油中的重金屬元素的檢測較為困難，必須對樣品進行前處理[2,9]。前處理過程是食用油中重金屬分析準確性、穩(wěn)定性、便利性等的關鍵所在，這也一直是檢驗工作者的難點。

目前，食用油樣品前處理方法主要是消解法，包括干法消解、濕法消解以及微波消解。其中微波消解因其密封性好、消解徹底，是目前食品中重金屬含量檢測應用最為廣泛的前處理方法。但是，消解法所需的實驗條件較為苛刻，高溫、高壓也相對危險，容易產(chǎn)生爆炸、環(huán)境污染、分析物損失、回收率低等問題[10-11]。針對這些問題，近年來，基于液液萃取、固相萃取、直接進樣等溫和的食用油樣品前處理技術日漸成為研究熱點[12-15]。但是重金屬元素和食用油基質種類多樣，對于特定元素，仍需探索建立適合的前處理方法，才能保證在各類食用油檢測中的可靠性。

破乳誘導萃取法是通過乳化作用，分散加速萃取食用油中的金屬元素至酸溶液中[16-17]。破乳誘導萃取法需要用乳化劑、酸與食用油樣品充分混合形成油包水乳狀液，通過加熱或離心的方法破乳，破乳后油樣品中的重金屬轉移到酸溶液中，最后移取出酸性水相進行檢測。該方法具有簡單、耗時短、可減少樣品污染和分析物損失的優(yōu)點[18-19]。ICP-MS具有檢出限（limit of detection，LOD）低、靈敏度高、線性范圍廣等優(yōu)點，被廣泛應用于重金屬檢測[20-24]。本研究建立操作簡單、耗時短的破乳誘導萃取法，并結合ICP-MS測定食用油中鎘含量。通過加標回收率測定各實驗參數(shù)對萃取效率的影響，進而確定較優(yōu)的實驗參數(shù)，將優(yōu)化建立的檢測方法應用于各類食用油樣品的檢測，為實現(xiàn)食用油中重金屬檢測的快速前處理提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆油、葵花籽油、菜籽油、玉米油、花生油、稻米油和米糠油7 種食用油均購自于南京蘇果超市。

硝酸（優(yōu)級純） 國藥集團化學試劑有限公司；曲拉通X-114（Triton X-114）、曲拉通X-100（Triton X-100） 美國阿拉丁試劑有限公司；S-21重金屬標準油溶液（100 mg/L） 美國Conostan公司；國家標準樣品GSB 04-1721-2004 Cd單元素標準溶液 國家有色金屬及電子材料分析測試中心；Ce、Co、Li、Tl和Y的ICPMS調諧儲備液（10 mg/L），Bi、Ge、In、Li、Lu、Rh、Sc和Tb的ICP-MS內(nèi)標液（100 mg/L） 美國安捷倫公司；超純水（電阻率≥18.24 MΩ·cm）。

1.2 儀器與設備

TE214S電子分析天平 賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；DMT-2500多管旋渦混合器 常州恩培儀器制造有限公司；B-220恒溫水浴鍋 上海亞榮生化儀器廠；MARS 6 CLASSIC微波消解儀 美國CEM公司；BHW-09C趕酸儀 上海博通化學科技有限公司；7700X ICP-MS儀（配有同心霧化器和半導體控溫石英霧室） 美國安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 破乳誘導萃取法萃取食用油中重金屬

稱取一定量的食用油至15 mL離心管中，然后向離心管中加入2 mL曲拉通酸性溶液（含一定體積分數(shù)的硝酸）。1 500 r/min渦旋10 min后，90 ℃水浴加熱，使乳狀液破裂而分為三相：上層為富含有機物的油相，中間層為含有從油樣品中萃取出來的金屬元素的酸溶液，下層為與酸溶液分離的表面活性劑。準確移取出中間層的酸溶液1.0～1.5 mL置于10 mL離心管中，去離子水稀釋3 倍，待測。

1.3.2 破乳誘導萃取實驗參數(shù)的優(yōu)化

破乳誘導萃取法中影響結果準確性的主要實驗參數(shù)包括表面活性劑的類型、表面活性劑的質量濃度、酸的體積分數(shù)以及取樣量[16,25]。本實驗采用菜籽油作為方法優(yōu)化實驗的食用油樣品。

一只蒼蠅落在手掌上，自由爬行。手掌突然翻轉，蒼蠅凌空而起。手掌在空中一個厲劈，蒼蠅像中彈的飛機，一頭栽下來，直挺挺地摜在地上。

1.3.2.1 表面活性劑的類型

破乳誘導萃取實驗中使用的表面活性劑主要為Triton X-114和Triton X-100，表面活性劑不同，回收率及破乳時間也會有所不同[26]。分別采用Triton X-114和Triton X-100對加標量為10 ng/g的食用油進行破乳誘導萃取，測定加標回收率，選擇最佳的表面活性劑。

1.3.2.2 表面活性劑質量濃度

在硝酸體積分數(shù)5%不變的條件下，將表面活性劑分為5 個質量濃度梯度0、0.01、0.03、0.09 g/mL和 0.15 g/mL，對加標量為10 ng/g的食用油進行破乳誘導萃取，用ICP-MS檢測其中鎘的含量，計算加標回收率。

1.3.2.3 硝酸體積分數(shù)

金屬在食用油中以自由形式存在于有機物中或作為有機配合物的一部分，而酸溶液會取代有機結構的金屬，使得金屬轉移到水溶液中[27]。硝酸體積分數(shù)是影響破乳誘導萃取的關鍵實驗參數(shù)，在表面活性劑Triton X-114質量濃度為0.09 g/mL的條件下，分別選擇硝酸體積分數(shù)0%、1%、5%、10%和20% 5 個梯度，對加標量為10 ng/g的食用油進行破乳誘導萃取，并測定其中鎘的含量，計算加標回收率。

1.3.2.4 食用油取樣量

1.3.3 微波消解食用油中重金屬

準確稱取0.100 0 g食用油樣品至微波消解管中，加入10 mL濃硝酸，120 ℃預消解1 h冷卻后，進行消解，程序見表1。消解結束之后，在趕酸儀中180 ℃趕酸至溶液剩余約1 mL，冷卻至室溫，用2%硝酸溶液轉移定容至10 mL，待測。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedure

1.3.4 ICP-MS測定食用油中重金屬的含量

標準溶液：精密量取鎘標準溶液適量，用2%硝酸溶液作為溶劑逐級稀釋配制含量分別為0、1、10、50、20、100、200 ng/g的標準溶液，用于繪制ICP-MS標準工作曲線。

ICP-MS儀器工作條件：射頻功率1 548 W，等離子體氣體流量15.00 L/min，輔助氣流量1.00 L/min，載氣流量1.00 L/min，補償/稀釋氣流量1.00 L/min，霧化室溫度2 ℃，蠕動泵泵速18 r/min，元素積分時間0.30 s，采集模式：質譜圖，峰形3 個點，重復次數(shù)3 次，采集質量數(shù)111Cd，內(nèi)標115In。

2 結果與分析

2.1 破乳誘導萃取法的優(yōu)化

2.1.1 表面活性劑的類型對回收率的影響

Triton X-114酸溶液的回收率為（107.6±1.9）%（n=3）、Triton X-100酸溶液的回收率為（85.4±1.3）%（n=3），同時Triton X-114酸溶液所需的破乳時間在20～50 min，而Triton X-100需要的時間更長，約為使用Triton X-114的1.2 倍，因此確定Triton X-114作為萃取的表面活性劑。

2.1.2 表面活性劑質量濃度對回收率的影響

由圖1可知，表面活性劑Triton X-114質量濃度為0～0.03 g/mL，回收率隨著表面活性劑質量濃度的增加而增加；表面活性劑質量濃度大于0.03 g/mL，隨著表面活性劑質量濃度增加，萃取效率無顯著變化。鑒于適當提高表面活性劑質量濃度可以加速形成均勻的乳液體系，同時可以增強方法對于各類食用油樣品的適應性和穩(wěn)定性[27-28]，因此最終選擇萃取液中表面活性劑質量濃度為0.09 g/mL用于后續(xù)實驗。

圖1 表面活性劑Triton X-114質量濃度對萃取食用油中鎘的回收率的影響Fig. 1 Effect of surfactant concentration on the recovery of Cd in edible oil

2.1.3 硝酸體積分數(shù)對回收率的影響

圖2 硝酸體積分數(shù)對萃取食用油中鎘的回收率的影響Fig. 2 Effect of nitric acid concentration on the recovery of Cd in edible oil

由圖2可知，硝酸體積分數(shù)為0%～5%，回收率隨硝酸體積分數(shù)的增加而增加；硝酸體積分數(shù)大于5%，回收率則隨硝酸體積分數(shù)的增加而降低。這可能是由于ICPMS檢測對樣品基質有一定的要求，高濃度的硝酸有一定的氧化能力，在前處理過程中導致食用油樣品和表面活性劑出現(xiàn)一定氧化分解，基質干擾抑制了金屬離子的信號，進而出現(xiàn)隨著硝酸體積分數(shù)增加回收率降低的情況。因此，選擇萃取液中硝酸體積分數(shù)為5%用于后續(xù)實驗。

2.1.4 食用油取樣量對回收率的影響

由圖3可知，取樣量為0.5～2.0 g，隨著取樣量的增加，回收率增加；取樣量大于2.0 g，隨著取樣量的增加，回收率有所降低?？赡茉蛟谟谑秤糜土刻匐y以充分形成穩(wěn)定的油包水乳液體系，而食用油量太大則導致單位時間內(nèi)萃取不充分[29]。此外，隨著取樣量的增加，破乳時間將會延長幾倍。因此，綜合考慮回收率和破乳時間，取2.0 g作為食用油最佳取樣量。

圖3 食用油取樣量對萃取食用油中鎘的回收率的影響Fig. 3 Effect of edible oil mass on the recovery of Cd

2.2 標準工作曲線和LOD結果

在ICP-MS最佳測定條件下，測定分別為0、0.1、1、10、50、100、200 ng/g的標準溶液，繪制標準曲線，以含量為橫坐標x、檢測信號強度為縱坐標y，得出線性方程為y=350.52x＋81.739、相關系數(shù)R大于0.999 9。對空白食用油樣品，進行低含量加標并用空白樣品進行逐級稀釋，再分別按照優(yōu)化的樣品前處理條件和儀器分析條件處理檢測，以3 倍信噪比作為標準，得到方法LOD為0.031 ng/g。

2.3 加標回收率結果

2.3.1 不同加標水平的回收率

表2 不同加標水平鎘的回收率（n=3）Table 2 Recoveries of Cd at different spiked levels (n= 3)

用S-21分析油標準溶液配制3 個不同加標水平的加標油樣品，用優(yōu)化的破乳誘導法和微波消解法提取樣品中的重金屬，得到加標回收率及相對標準偏差，如表2所示。破乳誘導萃取法的加標回收率為90.3%～105.0%、相對標準偏差為1.9%～4.1%，檢測結果與微波消解法所測得的樣品中鎘元素值和所得的回收率無顯著性差異（P＞0.05），表明優(yōu)化建立的破乳誘導法準確性高、穩(wěn)定性好。

2.3.2 食用油的加標回收率

為驗證所建立的方法對不同食用油的適用性，將優(yōu)化的實驗條件應用于玉米油、米糠油及10 ng/g加標樣品的萃取和測定，得到玉米油的加標回收率為（95.5±4.7）%（n=3），米糠油的加標回收率為（98.5±2.6）%（n=3），表明破乳誘導萃取法適用于多種食用油樣品基質。

2.4 食用油樣品的測定結果

在優(yōu)化的實驗條件下對市售的食用油樣品進行測定，得到各個食用油中鎘的含量，如表3所示。其中，大豆油、葵花籽油、玉米油和稻米油中均未檢出鎘（＜LOD），而花生油中鎘含量最高為（0.364±0.070） ng/g。破乳誘導萃取法和微波消解法2 種方法處理所測得的鎘含量基本一致，進一步證實了本研究所建立方法的可靠性。

表3 食用油樣品的鎘含量檢測結果Table 3 Cd contents in various edible oils ng/g

3 結 論

本實驗以食用油中的鎘為研究對象，采用破乳誘導萃取法進行樣品前處理，ICP-MS測定食用油中的微量鎘，方法簡單、快速、準確、穩(wěn)定，可用于食用油中重金屬的快速前處理以及食用油的日常監(jiān)督檢測。調查市售食用油中鎘的含量，結果表明市售食用油中鎘的含量較低，對健康風險影響較小。該方法與傳統(tǒng)檢測方法的對比結果令人滿意，對食用油中的其他重金屬元素測定具有重要的參考價值。